🔬 Авторы работы в Nature сняли переходы электронов между энергетическими зонами графена под действием сильного светового поля. Метод охватывает всю первую зону Бриллюэна и даёт временное разрешение менее 10 фемтосекунд. Наблюдения помогают понять, как управлять электронами с помощью света и какие процессы ограничивают такое управление.
Исследователи воздействовали на однослойный графен на карбиде кремния инфракрасными импульсами с частотой 30 ТГц. Затем ультрафиолетовые импульсы выбивали электроны из материала, а микроскоп регистрировал их энергии и импульсы. Доступная для наблюдений область в пространстве импульсов выросла более чем в 100 раз по сравнению с прежними измерениями с таким временным разрешением.
Команда увидела, что распределение электронов не только смещается под действием поля, но и вытягивается вдоль него: круг превращается в эллипс. Расчёты воспроизвели это изменение формы только при учёте переходов между энергетическими зонами. Так авторы выявили совместное действие ускорения электронов внутри зоны и туннельных переходов Ландау—Зенера—Майораны между зонами.
Электронный ток запаздывал относительно светового поля на 4,9 ± 0,2 фемтосекунды. Сопоставление с расчётами дало среднее время между событиями рассеяния 9,0 ± 0,7 фемтосекунды. Моделирование также указало, что быстрее всего управление электронами нарушает их рассеяние на оптических фононах.
✅ Такие наблюдения помогают определить, насколько долго свет может согласованно управлять движением электронов — это важно для световолновой электроники. При этом оценка времени рассеяния зависит от модели, а экспериментальные результаты получены на конкретном образце однослойного графена.
